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Diese Erfindung betrifft eine hydraulische Vorrichtung zum Betätigen der Überbrückungs-Kupplung des Drehmomentwandlers in einem dreigängigen automatischen Fahrzeuggetriebe, mit der die Turbine des Drehmomentwandlers mit dessen Gehäuse verbindbar ist, mit einer zur Betätigungskammer der Kupplung führenden Leitung, einer Leitung zum Zuführen von Druckflüssigkeit an die Ansteuerseite der Bremse zur Betätigung des Bremsbandes derselben zum Schalten des automatischen Getriebes, mit einer Ölpumpe, einem Regelventil zur Erzeugung eines von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Regeldruckes und einem Schiebeventil zur Steuerung des Zuflusses des Druckmediums zur Ansteuerseite der Bremse.
Um den Leistungsverlust des Drehmomentwandlers zu verkleinern und das Fahrvermögen sowie den Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeuges zu verbessern, wird im allgemeinen eine flüssigkeitsbetätigte Kupplung verwendet, um bei einem vorgegebenen Fahrzustand das Flügelrad des Drehmomentwandlers direkt mit der Turbine zu verbinden.
Eine derartige Kupplung, die das Flügelrad direkt mit der Turbine verbindet, ist so aufgebaut, dass ein Kupplungsbelag dadurch gegen eine Kupplungsscheibe gedrückt wird, dass in eine in der Kupplung vorgesehene Betätigungskammer Drucköl eingeleitet wird. Bei einem herkömmlichen Kupplungssystem wird die Betätigungskammer mit einem Regeldruck, der proportional zur Geschwindigkeit des Fahrzeugs von einem Regelventil erzeugt wird, beaufschlagt. Dabei ist das Kupplungssystem so aufgebaut, dass der Kupplungsbelag dann vom Regeldruck gegen die Kupplungsscheibe gedrückt wird, wenn der Regeldruck einen vorgegebenen Wert überschreitet. Da der Regeldruck für die Betätigung der Kupplung relativ klein ist, muss die Kupplung entsprechend gross gebaut sein, um mit dem Regeldruck betätigt werden zu können.
Beispielsweise ist der Kupplungsbelag aus einer Vielzahl von Platten aufgebaut oder es ist eine grossräumige Betätigungskammer vorgesehen. Aus diesem Grund muss die Kupplung grösser gemacht werden, wodurch für den Einbau der Kupplung ein grosser Platzbedarf entsteht.
Durch die US-PS Nr. 4, 051, 932 wurde eine derartige Vorrichtung bekannt, bei der die Kupplung durch einen eigenen Steuerdruck betätigt wird. Dabei ist die Kupplung entkuppelt, wenn die Kupplung zwischen dem 2. Gang Startgeschwindigkeit und dem 3. Gang Startgeschwindigkeit eingeschoben ist. Bei diesen Betriebsverhältnissen ist das Drehmoment sehr niedrig und es kommt zu Belastungsschwankungen. Um diesen Nachteil weitgehend zu kompensieren, ist eine sehr aufwendige Konstruktion vorgesehen.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei der mit einer relativ kleinen Kupplung das Auslangen gefunden wird und die sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet.
Erfindunggemäss wird dies dadurch erreicht, dass an die Leitung zum Zuführen von Druckflüssigkeit zur Ansteuerseite der Bremse ein Steuerventil mit einem durch den Regeldruck verschiebbaren Ventilkörper angeschlossen ist, der eine Verbindung zwischen der Leitung zum Zuführen von Druckflüssigkeit zur Ansteuerseite der Bremse mit der zur Betätigungskammer der Kupplung führenden Leitung bei Überschreiten eines vorbestimmten Regeldruckes freigibt und eine Beaufschlagung der Betätigungskammer der Kupplung bei beaufschlagter Ansteuerseite der Bremse ermöglicht. Damit steht für die Betätigung der Kupplung ein relativ hoher Druck zur Verfügung, wodurch die Betätigungskammer bzw. die Kupplung entsprechend klein gebaut werden kann. Ausserdem wird dadurch auch erreicht, dass die Kupplung nur dann betätigt werden kann, wenn dies sinnvoll ist.
So ist in jedem Fall ausgeschlossen, dass die Kupplung im ersten Gang betätigt werden kann, da in diesem Fall die Ansteuerseite der Bandbremse nicht beaufschlagt ist.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen beschrieben, in denen zeigt : Fig. 1 den Schnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung ; Fig. 2 ein Diagramm, in dem der Arbeitsbereich einer Kupplung in dieser Ausführungsform dargestellt ist ; Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Erfindung und Fig. 4 ein Diagramm, in dem der Arbeitsbereich der zuletzt erwähnten Ausführungsform dargestellt ist.
In Fig. l ist eine erste Ausführungsform dargestellt, wobei ein Flügelrad --1-- eines flüssigkeitsbetriebenen Drehmomentwandlers, eine Turbine --2--, ein Stator --3-- sowie eine Kupplung --4-angeordnet sind, die an der Stirnseite des Drehmomentwandlers sitzt.
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Die Kupplung enthält eine Kupplungsscheibenhalterung --5--, eine Kupplungsscheibe --6--, die an der Halterung --5-- befestigt ist, um ein axiales Gleiten zu ermöglichen, eine Betätigungskammer --8--, die in einem am Flügelrad --1-- befestigten Gehäuse --7-- vorsgesehen ist, einen Kolben --9--, der im Gehäuse --7-- axial gleiten kann, sowie eine Druckplatte --10--, die in die Nut des Gehäuses --7-- eingreift und mit einem Klemmbügel --11-- befestigt ist.
Die Kupplungsscheibenhalterung --5-- ist mit der Rückseite der Turbine --2-- verschweisst.
Der Kolben --9-- wird von dem der Betätigungskammer --8-- zugeführten Drucköl gegen eine Kupplungsfeder --12-- bewegt, um die Kupplungsscheibe --6-- gegen die Druckplatte --10-- zu drükken, so dass das Flügelrad --1-- mit der Turbine --2-- verbunden werden kann.
Die Betätigungskammer --8-- steht über eine Rohrleitung --7a-- und eine Rohrleitung --14a--, die in der Ölpumpenantriebswelle --14-- vorgesehen ist, mit einem Steuerventil --13-in Verbindung, so dass der Leitungsdruck im Regelkreis des automatischen Getriebes an die Kammer angelegt werden kann, wie dies später beschrieben wird.
Das Drucköl für den Drehmomentwandler (zugleich auch Schmieröl) wird der Turbine --2-- über eine Rohrleitung --15a--, die zwischen der Ölpumpenantriebswelle --14-- und der Turbinenwelle --15-- koaxial zur Welle --14-- liegt, und weiters über einen Ölkühler dem Flügelrad-l- zugeführt. Die Turbinenwelle --15-- ist mit der Turbine --2-- und einer Vorwärtskupplung (nicht dargestellt) verbunden.
Der oben beschriebene Drehmomentwandler ist mit einem automatischen Getriebe verbunden.
In Übereinstimmung mit der Erfindung wird das an einer Betätigung für eine Bandbremse des automatischen Getriebes liegende Drucköl (Leitungsdruck) über das Steuerventil (13) an die Betätigungskammer (8) gelegt. Genauer gesagt wird der von einem Druckregelventil (nicht dargestellt) geregelte Leitungsdruck an die Ansteuerseite --16a-- der Bandbremse über ein Handsteuerventil --17--, ein Schiebeventil --18-- und ein zweites Sperrventil --19-- in jeden Bereich der im Diagramm gemäss Fig. 2 mit --D2 und D3 -- bezeichneten Gänge --2 und 3--, im Vollgasbetrieb, im oberen Geschwindigkeitsbereich gelegt.
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wird an das Steuerventil --13-- gelegt.
In Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit des Fahrzeuges wird von einem Regelventil --21-- ein Regeldruck erzeugt, der an die Endkammer des Steuerventils --13-- gelegt wird.
Im Betrieb wird das Schiebeventil --18-- beim Fahren mit dem ersten Gang in die Stellung "1. Gang" gebracht. Dadurch wird an die Ansteuerseites --16a-- der Bandbremse kein Drucköl angelegt, so dass auf das Steuerventil --13-- kein Druck einwirkt. Zum Fahren im zweiten Gang wird das Schiebeventil --18-- auf die "2. Gang"-Seite geschoben. Dadurch wird der Leitungsdruck über das zweite Sperrventil --19-- an die Ansteuerseite --16a-- gelegt. Liegt die Geschwindigkeit des Fahrzeuges unter einem vorgegebenen Wert, so ist der Regeldruck des Regelventils niedrig. Infolgedessen wird der Steuerkolben --13a-- des Steuerventils --13-- durch die Feder --13b-- nach links geschoben, um den Steuerventilkanal zu schliessen, wie dies in Fig. 1 mit der oberen Hälfte des Steuerkolbens dargestellt ist.
Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs einen vorgegebenen Wert V, (s. Fig. 2) erreicht, überschreitet der Regeldruck einen vorgegebenen Pegel, so dass der Steuerkolben --13a-- gegen die Feder --13b-- verschoben wird, um den Kanal zu öffnen, wie dies die untere Hälfte des Steuerkolbens in Fig. 1 zeigt. Dadurch wird das Drucköl über das Steuerventil - und die Rohrleitung --14a-- an die Betätigungskammer --8-- gelegt, um den Kolben --9-zur Kupplungsscheibe --6-- zu drücken, so dass die Kupplungsscheibe --6-- gegen die Druckplat- te --10-- gepresst wird. Durch das Einrücken der Kupplung --4-- wird die Turbine --2-- direkt an das Flügelrad-l-gekuppelt.
Der Arbeitsbereich der Kupplung --4--, in dem eine direkte Ankupplung des Drehmomentwandlers auftritt, ist in Fig. 2 schraffiert dargestellt. Dabei handelt es sich um einen Bereich, der
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--D2 -- bezeichnetenFig. 2 überdeckt.
Da der an der Ansteuerseite der Bandbremse liegende Leitungsdruck für das Drucköl der Kupplung verwendet und der Kupplung unter der Steuerung des Regeldrucks in Übereinstimmung mit
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der Fahrzeuggeschwindigkeit zugeführt wird, wird bei dieser Ausführungsform die Kupplung im zweiten Gang oberhalb einer vorgegebenen Geschwindigkeit sowie im dritten Gang in Betrieb gesetzt. In Übereinstimmung mit einem derartigen System kann verhindert werden, dass der Motor beim Anfahren in der zweiten Stellung abstirbt.
In Fig. 3 ist die zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
Dabei sind der Drehmomentwandler und die Kupplung weggelassen, da sie so wie bei der ersten Ausführungsform aufgebaut sind. Gleiche Bauteile wie in der ersten Ausführungsform sind mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform wird der Leitungsdruck, der an der Freigabeseite --16b-- der Regelung für die Bandbremse --16-- liegt, über das Steuerventil --13-- an die Druckölkammer der Kupplung gelegt. Genauer gesagt wird der vom Druckregelventil geregelte Leitungsdruck über das Handsteuerventil--17--und ein Schiebeventil --20-- im "R" (Rückwärts)-Bereich sowie in dem mit D3 bezeichneten Bereich des Diagramms nach Fig. 4 an die Freigabeseite --16b-- und weiters an das Steuerventil --13-- gelegt. Beim Fahren im ersten und im zweiten Gang liegt das Schiebeventil --20-- in der "2.
Gang"-Stellung, so dass der Leitungsdruck nicht an der Freigabeseite --16b-- und dem Steuerventil --13-- anliegt. Da im dritten Gang das Schiebeventil-20-auf die"3. Gang"-Seite geschoben wird, liegt der Leitungsdruck an der Freigabeseite --16b--. Weiters liegt der Leitungsdruck über das Steuerventil --13-- und die Rohrleitung --14a-- an der Druckölkammer der Kupplung, um die Kupplung zu betätigen und damit den Drehmomentwandler direkt anzukuppeln.
Im Rückwärts-Bereich wird der Leitungsdruck ebenfalls an die Freigabeseite --16b-- gelegt.
Da jedoch im Rückwärts-Bereich kein Regeldruck aufgebaut wird, liegt der Steuerkolben --13a-in der Stellung der oberen Hälfte von Fig. 3, um den Kanal zu schliessen, und an der Kupplung liegt kein Leitungsdruck. Der Arbeitsbereich der Kupplung liegt in dem mit D3 bezeichneten Bereich des Diagramms, wie dies Fig. 4 zeigt.
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, dass es möglich ist, einen Leistungsverlust, der durch den Schlupf im Drehmomentwandler auftritt, dadurch zu beseitigen, dass man bei einem hohen Übersetzungsverhältnis das Flügelrad an die Turbine kuppelt, wodurch der Kraftstoffver- brauch und die Motorbremswirkung verbessert werden können.
Da für die Betätigung der Kupplung das Öl mit einem Druck zur Verfügung steht, der wesentlich über dem Regeldruck liegt, um den Drehmomentwandler direkt anzukuppeln, ist es möglich, den Rauminhalt der Betätigungskammer der Kupplung und/oder die dem Drucköl ausgesetzte Fläche des Kupplungsbelages zu verkleinern, um Grösse und Gewicht der Vorrichtung herabzusetzen. Da weiters die Kupplung im zweiten Gang oberhalb einer vorgegebenen Geschwindigkeit in Betrieb gesetzt wird, ist es möglich, ein Absterben des Motors beim Anfahren in der zweiten Stellung zu verhindern. Wenn die Rohrleitung für das Drucköl vom Steuerventil zur Kupplung in der Ölpumpenantriebswelle vorgesehen wird, wie dies die beschriebene Ausführungsform zeigt, kann das System sehr klein aufgebaut werden.
Dabei ist ersichtlich, dass irgendwelche andere Druckölkreise und andere Kupplungarten beim System dieser Erfindung verwendet werden können.